主动脉球囊反搏术对心功能异常患者脑血流影响研究进展

马浩源， 刘 扬， 杨 陆， 贾砚秋， 吕佩源

1.河北省人民医院 神经内科，河北 石家庄 050000；2.河北省围场满族蒙古族自治县医院 重症医学科，河北 承德 067000

主动脉球囊反搏术(intra-aortic balloon pump，IABP)操作简便、创伤小，可改善心功能，降低心肌耗氧量，已广泛应用于心力衰竭及心源性休克的机械支持治疗[1]。心功能异常患者更容易因低灌注导致急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke，AIS)。约11.8%急性心肌梗死后伴左心室血栓患者发生AIS[2]，一旦发生AIS，可在时间窗内给予血管再通恢复脑血流(cerebral blood flow，CBF)，及时挽救缺血半暗带[3]。目前，除时间窗内机械取栓恢复闭塞血流，尚无辅助装置可以提高脑灌注。IABP能改善心功能，增加冠脉供血，但对脑血流的影响研究较少。本研究就IABP的基本原理及IABP对心功能异常患者脑血流的影响作一综述。现报道如下。

1 IABP的构成及基本原理

IABP由双腔气囊导管及驱动控制台两部分构成。双腔气囊导管两侧分别将气囊及驱动控制台连接。驱动控制台包含检测仪(心电及血压)、触发系统(压力触发、心电触发、内脏触发或起搏触发)、充气及放气控制系统、气泵(多为氦气，因具有密度低、入血易溶解、不易形成气栓的特点)及IABP报警装置(触发报警、导管报警及提示性报警)。

将气囊经股动脉置于左锁骨下动脉2～3 cm与肾动脉开口间的主动脉内。在适当时机，通过气囊充放气调整主动脉内压力，与左心室压力形成压力差，改变冠脉、外周血供及心肌耗氧量。驱动控制台检测压力、心电或起搏信号触发气囊充气及放气，最为常用的是心电触发。心电图反映为T波低平时触发气囊充气，R波波峰时触发气囊放气。主动脉瓣关闭，左心室处于舒张期时，触发气囊快速充气，主动脉内舒张期血压因气囊充气阻滞降主动脉内血流，使之大于或等于收缩期血压，增加冠状动脉供血。主动脉瓣开放之前，左心室处于等容收缩期时，气囊快速放气，左心室后负荷因主动脉内压力下降，射血阻力减小而降低，同时，等容收缩期缩短，使左心室做功减少，从而降低心肌耗氧量(约10%)、增加心排量(约10%～20%)[4]。

IABP模式根据气囊充放气与心动周期个数可分为1∶1、1∶2及1∶3模式。若存在心律不齐或心动过速其有效性相应减低[4-5]。此外，若充放气时间不恰当，则可能适得其反，增加心肌耗氧量，降低冠状动脉灌注。故应根据患者心律及血压情况选择合适的触发方式。

2 脑血流的自身调节

CBF自身调节主要受脑灌注压及脑血管阻力影响，CBF=脑灌注压/脑血管阻力，脑灌注压=平均动脉压-颅内压。氧分压、二氧化碳分压、年龄、血压、氢离子、钾离子、腺苷及交感副交感神经等可影响CBF的调节。脑血管对二氧化碳的反应性是重要决定因素。二氧化碳分压增高>70 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，CBF自身调节能力丧失[6]。氧分压升高，脑血管收缩，轻度增加脑灌注压水平即可达到脑血管最大程度收缩即CBF调节上限，可使脑血流自动调节上限上移。脑血管阻力受颅内压、血管直径、血液粘稠度及血管张力等影响。

正常情况下，CBF的调节十分复杂[7]，当脑灌注压变化时，通过脑小动脉和微动脉阻力的调节，使CBF在平均动脉压一定范围内(60～150 mmHg)保持恒定，即CBF自身调节。慢性心力衰竭患者CBF减少，而CBF减少可导致认知功能障碍等[8]。心力衰竭患者CBF减少机制尚不明确，可能与心输出量降低、二氧化碳反应性降低、低灌注压相关[9-11]。严重心力衰竭患者脑小血管舒张功能差，主要依靠增加心输出量来提高脑灌注，并非以升高血压来提高脑灌注[12-13]。

3 IABP对心功能异常患者脑血流的影响

3.1 单独应用IABP IABP广泛应用与心肌梗死合并心源性休克或血流动力学不稳定的治疗，可通过增加冠状动脉灌注，减少心肌做功，降低心肌耗氧量，从而改善心功能，但对脑血流动力学的影响尚不明确[14]。理论上，当IABP改善心功能，增加心脏射血后，可使脑灌注增加。

Bhayana等[15]通过动物试验表明，心源性休克状态下，IABP可使心脏射血量及CBF增加。经颅多普勒超声(transcranial Doppler,TCD)可以评估CBF的改变[16-17]。Gomez等[18]经TCD评估54例不同类型心功能不全患者舒张期CBF，其中含有5例应用IABP的心功能不全患者，结果表明，不同类型心功能不全患者的CBF均较正常对照组CBF降低。Brass[19]观察3例心肌梗死后应用IABP患者CBF变化，IABP气囊放气后，主动脉内压力急剧下降，TCD检测到颅内血流速度急剧下降，2例患者应用IABP为1∶1、1∶2模式，在气囊放气末可在大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)、大脑前动脉、基底动脉及椎动脉检测到逆向血流，停用IABP后此现象可消失，但该试验没有具体量化CBF的变化。先前基础试验与临床试验结果尚存在差异，不能排除试验观察例数少，代表性不强等因素。

心脏手术对认知功能、神经损伤及低灌注相关性脑梗死存在一定影响，随着医疗水平的提升，临床医师越来越关注危重患者的临床治疗效果。Pfluecke等[20]采用TCD检测MCA血流速度及血流量，应用1∶1模式IABP对36名存在射血分数降低患者CBF进行评估。根据射血分数的差异分为左室射血分数≥30%组和左室射血分数<30%组，结果表明，两组患者IABP开放时，MCA舒张期血流呈明显的双峰且血流速度增快，IABP关闭后，MCA的波形恢复正常，提示IABP能增加心功能异常患者的CBF，且IABP对左室射血分数<30%患者的CBF影响显著，可增加约20.9%，证明舒张期MCA的波形变化与IABP相关。IABP对CBF的影响与心功能相关，心功能越差则其临床获益越大，这可能与冠脉供血增加、心输出量增多相关。有研究表明，TCD检测应用1∶3模式IABP对心功能异常患者双侧MCA血流速度，结果显示，双侧MCA血流速度差异无统计学意义，提示IABP可能对CBF无影响[21]。因此IABP对CBF的影响仍存在争议，尚需要大样本研究。

Schachtrupp等[22]观察23例冠状动脉旁路移植术后需要应用IABP支持治疗的患者在关闭IABP后、1∶1及1∶2模式下CBF情况。整个研究保持二氧化碳分压、脑灌注、血液粘稠度等影响CBF的因素条件不变，结果表明应用IABP情况下两种模式均可使MCA舒张期平均血流速度增加。与关闭IABP比较，舒张期1∶2模式下MCA平均血流速度增加约41%，1∶1模式下血流速度则增加约60%，但收缩期MCA平均血流速度的差异无统计学意义，即改变IABP模式仅影响MCA舒张期血流速度。该研究进一步发现，应用IABP 1∶1模式下6例患者出现短暂血流逆转，发生率约26%；1∶2模式下8例患者出现短暂血流逆转，发生率约35%。将8例短暂血流逆转患者与15例未观察到血流逆转患者分为两组，分别与未应用IABP状态下进行对比，观察发现存在血流逆转组平均血流速度及舒张期血流速度明显增加，未观察到血流逆转组平均血流速度无明显变化，舒张期血流速度增加。然而，TCD检测到血流逆转与增加血流可相互抵消，平均血流速度无明显变化，即IABP并不会影响CBF。此结果与Caldas等[21]研究结论一致，但出现血流逆转的原因及其意义尚不明确，仍待进一步研究。

3.2 主动脉球囊反搏联合体外膜肺氧合 体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)有较高的脑损伤风险[23]，但临床中不乏IABP与ECMO联合应用。Yang等[24]排除任意一侧颈动脉粥样硬化或锁骨下动脉盗血的情况，纳入12例冠状动脉心脏旁路移植术后接受静脉动脉ECMO联合IABP治疗心源性休克的成年患者为研究对象，发现单独应用静脉动脉ECMO与静脉动脉ECMO联合IABP对平均CBF的影响差异无统计学差异。联合应用状态下，亦能观察到舒张期血流呈双峰现象，但未发现血流逆转现象。Pfluecke等[20]将纳入病例按脉压>10 mmHg与脉压≤10 mmHg分组，两组分别比较IABP开放与关闭对CBF的影响，发现脉压>10 mmHg组静脉动脉ECMO与IABP联合应用较单独应用静脉动脉ECMO的CBF显著增加。心源性晕厥期间静脉动脉ECMO联合IABP将减少脑血流量，非心源性晕厥期间可增加脑血流量。在静脉动脉ECMO支持期间IABP对CBF的影响可能与心脏功能状态改变，进一步证实IABP对CBF的影响与心功能直接相关。

激光散斑血流成像(laserspeckleflowgraphy，LSFG)是利用散斑成像原理检测视神经乳头血流的一种无创定量方法。眼动脉作为颈内动脉的分支之一，可反映脑侧枝循环情况[24-25]。激光束照射在目标组织表面后会生成激光散斑图，因照射组织区域有移动的红细胞，则生成散斑图呈动态改变。通过检测仪接收散斑图信息进行数据处理分析，即可得到血流灌注信息。平均模糊率(meanblurrate，MBR)是相对血流速度的定量指标，以30帧/s速率连续获取4 s构成MBR图像，计算出平均MBR，通过平均MBR获取彩色MBR图进行定性分析。Kanda 等[26]应用LSFG评估1例冠状动脉旁路移植术后患者应用IABP联合ECMO对脑微循环的影响，测量患者左眼视神经乳头指定区域，取得6个心动周期平均MBR，结果表明IABP工作状态下MBR为(8.72±0.17)AU，当IABP关闭后MBR为(10.80±0.15)AU，依据定量及定性分析均表明IABP停止后脑微循环增加。进一步应用LSFG评估不同循环建立途径对CBF的影响，发现IABP联合体外股动脉-股静脉ECMO并不利于脑微循环，而股静脉-锁骨下动脉ECMO并不影响脑微循环。

4 小结

目前，应用IABP对CBF的影响结论尚未完全统一，可能与CBF自身调节的影响因素控制不完全、评估仪器差异、样本量少、左室射血分数不同等相关，仍待进一步研究。目前，单独应用IABP评估脑微循环的研究较少，可进一步研究。IABP模式的变化仅影响舒张期血流速度。多项研究观察到舒张期血流逆转现象，但出现该现象的原因及其意义尚未明确，可作为未来研究的重点。